بخشی از مقاله
مصالح جديد، انديش هاي نو
به نام خدا
شكل جديد بناهاي امروزي كه متناسب با نيازهاي بشر امروز است تنها به دليل طراحي متفاوت نيست بلكه شكل اجرا و نوع مصالح به كار رفته در بناها نيز در متفاوت بودن بناهاي امروزي تاثير بسياري دارند.
بشر امروز وارد دوران جديدي از زندگي خود شده است و به همين خاطر نيز نسبت به بسياري از مسايل حساس تر از قبل عمل مي كند. نگاه جديد انسان ها به حفظ محيط زيست وصرفه جويي در مصرف انرژي، حاصل اين ديدگاه جديد است.
بدون مصالح، محصولي وجود نخواهد داشت؛ علاوه بر اين مصالح در هر طرحي اصول عقلي را هم به خوبي، احساسات به نمايش مي گذارند و در بسياري از تخصص هاي تكنيكي فراهم كننده يك معني براي الهام احساسات هستند.
در بناهاي دو دهه گذشته، هم ملاحظات تكنيكي و هم زيبايي شناختي مورد توجه بوده اند؛ در اين ميان پيشرفت هاي جديد مهندسي مواد خود موجب افزايش امكانات تكنولوژيك شده است و همانند جنبه زيبايي شناسانه مصالح به عنوان يك فرصت طراحي قلمداد مي شود. مصالح نام
آشناي بناهاي امروز ما آجر، سنگ، گچ، آهن و فولاد و بتن و شيشه اند در حالي كه در طول 10 سال اخير تاثير عمده مصالح طبيعي به شدت مورد توجه قرار گرفته است. براي مثال تقاضاهاي مربوط به ساز هاي چوبي، كورتن استيل، اكسيدايزد كوپر، روي، آجر كوره اي چند رنگ و انواع جديد بتن نشان دهنده اين موضوع هستند. اما بايد قبول كرد كه اين پيشرفت ها نيز به زودي به پايان عمر خود نزديك مي شوند.
پيشرفت هاي جديد، علاقه و اشتياقي روز افزون را به انواع مختلف مصالح و تكنيك هاي جديد، چند منظوره و شگفت آور نشان مي دهد كه به كمك آنها ايده هايي را كه زماني غير ممكن و نامعقول به نظر مي رسيد، عملي و قابل درك كرده است. نبايد اين نكته را از خاطر برد كه ايده هايي كه درامر ساخت و ساز يك بنا ارتباط تنگاتنگي با وضعيت اجتماعي و اقتصادي جامعه دارند. علاوه بر اين مطلب جريانات عمده و مهم آينده ما را نيز موضوعاتي همچون توجه به محيط، سلامت عمومي، ارزشمند كردن پول و روش زندگي آينده تشكيل مي دهند. در توضيح بيشتر بايد گفت كه محيط
زندگي آينده ما وابسته مسايلي چون كم كردن استفاده از مصالح، پايداري و چرخه حيات، برگشت پذيري محصولات و مصالح و صرفه جويي در انرژي است. سلامت عمومي جامعه را نيز شرايط كاري راحت و ايمن، محيط كار و زندگي پاكيزه و سالم تامين مي كند. ضمن اينكه صنعتي شدن، انعطاف پذيري در ساخت و ساز، استفاده از محيط شهري به طور منعطف، توسعه كيفي و توليد و ساخت سريعتر باعث ارزشمند تر شدن پول خواهد شد و شيوه خانه داري، باز توليد و وجود خانه هاي
انعطاف پذير در شيوه زندگي آينده ما موثر خواهند بود. نگاه جديد به شيوه ساختمان سازي ، استفاده از مصالح جديدي را نيز طلب مي كند. هر چند ممكن است تكنولوژي ساخت يا شيوه اجرا در استفاده از اين مصالح هنوز غريب و نا آشنا باشد، اما شناخت اين مصالح جديد و كشف خصوصيات آنها كمك موثري به ايجاد نياز كردن آنها در جامعه ما خواهد كرد.
استفاده از مصالح جديد به جاي فولاد
استفاده از مصالح جديد و به خصوص كامپوزيت‌ها به جاي فولاد در دهة اخير در دنيا به شدت مورد علاقه بوده است. كامپوزيت‌ها از يك مادة چسباننده (اكثراً اپوكسي) و مقدار مناسبي الياف تشكيل يافته است. اين الياف ممكن است از نوع كربن، شيشه، آراميد و ... باشند، كه كامپوزيت حاصله به ترتيب، به نام
AFRP, GFRP, CFRP خوانده مي‌شود. مهمترين حسن كامپوزيت‌ها، مقاومت بسيار عالي آنها در مقابل خوردگي است. به همين دليل كاربرد كامپوزيت‌هاي FRP در بتن‌آرمه به جاي ميلگردهاي فولادي، بسيار مورد توجه قرار گرفته است
لازم به ذكر است كه خوردگي ميلگرد در بتن مسلح به فولاد به عنوان يك مسئلة بسيار جدي تلقي مي‌گردد. تاكنون بسياري از سازه‌هاي بتن‌آرمه در اثر تماس و مجاورت با سولفاتها، كلرورها و ساير عوامل خورنده دچار آسيب جدي گرديده‌اند، چنانچه فولاد به كار رفته در بتن تحت تنش‌هاي بالاتر در شرايط بارهاي سرويس قرار گيرند، اين مسئله به مراتب بحراني‌تر خواهد بود. يك سازة بتن‌آرمة معمولي كه به ميلگردهاي فولادي مسلح است، چنانچه در زمان طولاني در مجاورت عوامل خورنده نظير نمك‌ها، اسيدها و كلرورها قرار مي‌گيرد، قسمتي از مقاومت خود را از دست خواهد داد. به علاوه فولادي كه در داخل بتن زنگ مي‌زند، بر بتن اطراف خود فشار آورده و باعث خرد شدن آن و ريختن پوستة بتن مي‌گردد.
تاكنون تكنيك‌هايي جهت جلوگيري از خوردگي فولاد در بتن‌آرمه توسعه داده شده و به كار رفته است كه در اين ارتباط مي‌توان به پوشش ميلگردها توسط اپوكسي، تزريق پليمر به سطح بتن و يا حفاظت كاتديك اشاره نمود. با اين وجود هر يك از اين روش‌ها تا حدودي و فقط در بعضي از زمينه‌ها موفق بوده‌اند. به همين جهت به منظور حذف كامل خوردگي ميلگردها، توجه محققين و متخصصين بتن‌آرمه به حذف كامل فولاد و جايگزيني آن با مواد مقاوم در مقابل خوردگي معطوف گرديده است
. در همين راستا كامپوزيت‌هاي FRP (پلاستيك‌هاي مسلح به الياف) از آنجا كه به شدت در محيط‌هاي نمكي و قليايي در مقابل خوردگي مقاوم هستند، موضوع تحقيقات گستردهاي به عنوان يك جانشين مناسب براي فولاد در بتن‌آرمه، به خصوص در سازه‌هاي ساحلي و دريايي گرديده‌اند.
لازم به ذكر است كه اگر چه مزيت اصلي ميلگردهاي از جنس FRP مقاومت آنها در مقابل خوردگي است، با اين وجود خواص ديگر كامپوزيت‌هاي FRP نظير مقاومت كششي بسيار زياد (تا 7 برابر
فولاد)، مدول الاستيسيتة قابل قبول، وزن كم ، مقاومت خوب در مقابل خستگي و خزش، عايق بودن در مقابل امواج مغناطيسي و چسبندگي خوب با بتن، مجموعه‌اي از خواص مطلوب را تشكيل مي‌دهد كه به جذابيت كاربرد FRP در بتن‌آرمه افزوده‌اند. اگر چه بعضي از مشكلات نظير مشكلات مربوط به خم كردن آنها و نيز رفتار كاملاً خطي آنها تا نقطة شكست، مشكلاتي از نظر كاربرد آنها فراهم نموده‌اند كه امروزه موضوع تحقيقات گستردهاي به عنوان يك جانشين مناسب براي فولاد در بتن‌آرمه، به خصوص در سازه‌هاي ساحلي و دريايي گرديده‌اند.
با توجه به آنچه كه ذكر شد ، بسيار به جاست كه در ارتباط با كاربرد كامپوزيت‌هاي FRP در بتن سازه‌هاي ساحلي و دريايي مناطق جنوبي ايران و به خصوص منطقة خليج‌فارس، تحقيقات گستردهاي صورت پذيرد. در همين راستا مناسب است كه تحقيقات مناسبي بر انواع كامپوزيت‌هاي FRP (AFRP, CFRP, GFRP) و ميزان مناسب بودن آنها براي سازه‌هاي دريايي كه در منطقة
خليج‌فارس احداث شده است، صورت پذيرد. اين تحقيقات شامل پژوهش‌هاي گستردة تئوريك بر رفتار سازه‌هاي بتن‌آرمة متداول در مناطق دريايي (به شرط آنكه با كامپوزيت‌هاي FRP مسلح شده باشند) خواهد بود. در همين ارتباط لازم است كارهاي تجربي مناسبي نيز بر رفتار خمشي، كششي و فشاري قطعات بتن‌آرمة مسلح به كامپوزيت‌هاي FRP صورت پذيرد.
لازم به ذكر است كه چنين تحقيقاتي در 10 سال اخير در دنيا صورت گرفته كه نتيجة اين تحقيقات منجمله آئين‌نامة ACI-440 است كه در چند سال اخير انتشار يافته است. با اين وجود كامپوزيت‌هاي FRP در ايران كماكان ناشناخته باقي مانده است و به خصوص كاربرد آنها در بتن‌آرمه در سازه‌هاي ساحلي و دريايي كاملاً دور از چشم متخصصين و مهندسين ايراني بوده است.
تحقيقاتي كه در اين ارتباط صورت خواهد گرفت، مي‌تواند منجر به تهية دستورالعمل و يا حتي آئين‌نامه‌اي جهت كاربرد FRP در بتن‌آرمه به عنوان يك جسم مقاوم در مقابل خوردگي در سازه‌هاي بندري و دريايي ايران گردد. اين حركت مي‌تواند فرهنگ كاربرد اين مادة جديد در بتن‌آرمة ايران را بنيان گذارد و از طرفي منجر به صرفه‌جويي ميلياردها ريال سرمايه‌اي شود كه متأسفانه همه ساله در سازه‌هاي بتن‌آرمة احداث شده در مناطق جنوبي ايران (به خصوص در مناطق بندري و دريايي)، به جهت خوردگي ميلگردها و تخريب و انهدام سازة بتني، به‌هدر مي‌رود.
آشنایی با مصالح جدید و مفید ساختمانی
1-وینیل
ـ قابلیت برگشت به چرخه محیط
تولید وینیل یک فرایند تولید بسته اتوماتیک با تکنولوژی بالا است و تقریبا تمام ضایعات آن به چرخه تولید بازمیگردد. مطالعات نشان داده است که تولیدات وینیل تنها یکدرصد آلودگی کل ناشی از مصارف گاز و نفت را تولید میکنند و انرژی مصرف شده برای تولید وینیل سه برابر کمتر از انرژی مصرف شده برای تولیدات آلومینیومی است. همچنین مطالعاتی که توسط principia partners انجام گرفته است، نشان میدهد که بیش از 98 درصد وینیل موجود میتواند به چرخه تولید بازگردد.
وینیل
ـ قابلیت برگشت به چرخه محیط
تولید وینیل یک فرایند تولید بسته اتوماتیک با تکنولوژی بالا است و تقریبا تمام ضایعات آن به چرخه تولید بازمیگردد. مطالعات نشان داده است که تولیدات وینیل تنها یکدرصد آلودگی کل ناشی از مصارف گاز و نفت را تولید میکنند و انرژی مصرف شده برای تولید وینیل سه برابر کمتر از انرژی مصرف شده برای تولیدات آلومینیومی است. همچنین مطالعاتی که توسط principia partners انجام گرفته است، نشان میدهد که بیش از 98 درصد وینیل موجود میتواند به چرخه تولید بازگردد.
ـ مقاومت و دوام
وینیل در مقایسه با سایر مواد بهکار رفته در ساختمانسازی دوام قابل قبولی دارد. یک مثال ساده در این مورد، پوششهای بام وینیلی میباشد. این پوششهای تکلایه وینیلی، بیش از 30 سال عمر میکنند. وینیل بهترین انتخاب برای پوششکفها و پوشاندن دیوارهاست، بهخصوص در محلهای پر رفتوآمدی همچون مراکز بهداشتی. انتخاب لولههای pvc برای مواردی که لولهها زیر خاک قرار میگیرند بسیار بهصرفه است، چرا که بدون هرگونه نیازی به نوسازی، بدون ترک خوردن و زنگ زدن عمر میکنند.
ـ صرفه جویی در انرژی
باتوجه به هدردهی انرژی کمتری که وینیل نسبت به سایر مواد مشابه دارد، ازاین رو بیشترین مصرف را در زمینه ساخت درب و پنجره داشته است.
ـ مقاومت در برابر آتشسوزی
معمولا استفاده از محصولات ساختمانی وینیل کمترین درصد ریسک را در بر دارد. وینیل نسبت به سایر مواد از مقاومت فوقالعاده بیشتری در برابر آتش دارد.
سیستمهای جدید ساختمانی تولید شده از وینیل
ترکیبات جدیدی که از وینیل بهدست میآیند، امکان عرضه سازههای جدیدی را میدهد که میتوانند جای فلز و چوب را در بسیاری موارد بگیرند. royal building systems یکی از این نوع سیستمهای سازهای جدید است که از پیوند وینیلهای توخالی تولید میشود. داخل آن را با بتن پرنمودهو به عنوان دیوار آماده عرضه میشود. این سیستم، قابلیت آن را دارد که انجام هرگونه عملیات اجرایی در سطح آن انجامپذیر باشد. این سیستم در تمام دنیا، برای ساخت خانههای یک یا دو خانواری،
ساختمانهای اداری، صنعتی و تجاری به کار میرود. مزایایی که این سیستم دارد، باعث میشود که بتواند در کشورهایی که تغییرات دمای آنها در طی سال زیاد است و در معرض آسیبهای طبیعی مثل زمینلرزه، تندباد و سیلاب قرار دارند، بسیار مفید واقع شود. دیوارهای بهکار رفته در این سیستم، علاوه بر دارا بودن خاصیتهای وینیل، در برابر موریانه نیز مقاومند.
امروزه، تولید محصولات متنوعتر تشکیل یافته از وینیل و کاربردهای تازه و مختلف آنها، امکان انتخاب و گزینشبسیاری را در اختیار معماران و طراحان قرار میدهد
بتن‌های توانمند و ویژه
سالهای زیادی است که از بتن بعنوان یک ماده ساختمانی مهم و با تحمل فشارهای بالا جهت ساخت و ساز انواع سازه‌ها استفاده میشود. ضعف این ماده مهم و پر مصرف ساختمانی در مقابل کشش با قرار دادن آرماتور تا حد زیادی جبران شده است
در سالهای اخیر و با بررسی دوام سازههای بتنی مسلح بویژه در مناطق خورنده و سخت برای بتن نظر اکثر کارشناسان و دست اندرکاران کارهای بتنی به این مسأله جلب شده است که مقاومت به تنهایی نمی‌تواند جوابگوی کلیه خواص مربوط به بتن بخصوص دوام آن باشد و لازم است در طراحی بتن برای مناطق مختلف علاوه بر مسأله مقاومت و تحمل بارها در طول مدت بهره‌دهی، پایایی و دوام آن نیز مد نظر قرار گیرد. در حال حاضر با اضافه نمودن مواد مختلف بتن و تغییرات در طرح اختلاط می‌توان به بتن‌هایی دست یافت که بدون تغییر قابل ملاحظه در مقاومت آنها از نقطه
نظر دوام به بتن‌هایی با دوام بالا دست یافت. مسأله محیط زیست و آلودگی آن نیز در سالهای اخیر نظر جهانیان را بخود معطوف ساخته است. کاربرد مواد و مصالحی که در ساخت آن آلودگی کمتری به محیط منتقل گردد و همچنین برداشت مصالح طبیعی که کمتر محیط را تخریب نماید، مورد توجه خاص قرار دارد. در این راستا محدودیت کاربرد سنگدانه‌ها، دستیابی به مواد جدید و نیز استفاده از مواد زائد کارخانه‌ها و آلاینده‌های محیط زیست در بتن در رأس برنامه‌های تحقیقاتی پاره‌ای از کشورهای جهان قرار گرفته است.
علاوه بر خود بتن و مصالح تشکیل دهنده آن در سالهای اخیر بر روی آرماتور مصرفی در سازههای بتنی مسلح نیز تحولاتی صورت گرفته است. بعنوان مثال و برای پرهیز از خطر خوردگی آرماتور، از فولادهای ضد زنگ و نیز آرماتورهای ساخته شده با الیاف مختلف پلاستیکی و پلیمری در محیط‌های بسیار خورنده استفاده میشود. کار بر روی عملکرد دراز مدت چنین موادی هنوز ادامه دارد.
در مقاله اخیر به چند مورد از بتن‌های جدید که چند سالی است از آنها در صنعت ساخت و س
از برای سازههای بتنی استفاده میشود اشاره شده و مواد جدید مورد استفاده در بتن که تحقیقات روی آنها هنوز ادامه دارد، نیز بیان خواهد شد. بعنوان مثال بتن‌های با مقاومت زیاد و بتن‌های توانمند و با عملکرد بالا در این خصوص جایگاه ویژه‌ای دارند. کاربرد الیاف و مواد مختلف در بتن برای افزایش نرمی آن و مقاومت در مقابل بارهای ضربه‌ای و نیروهای ناشی از زلزله مورد دیگری از بتن‌های خاص میباشد. با نگرشی عمیق به مسأله دوام بتن و ضمن تأمین مقاومت لازم، کاربرد بتن‌های با کارایی بالا که اجرای آن را نیز آسان می‌سازد در برنامه کار مراکز بسیاری قرار گرفته و برخی از این بتن‌ها با اضافه کردن افزودنیهای مختلف به آنها، اینک وارد صنعت بتن شده‌اند.
● بتن با مقاومت زیاد
امروزه بر اساس تکنولوژی رایج بتن، ساخت بتن‌های با مقاومت‌های فشاری زیاد و دور از انتظار که میتواند برای طراحی سازههای اجرایی رایج مورد استفاده قرار گیرند، امکان‌پذیر میباشد. اگر چه اغلب آیین‌نامه‌های بتن هنوز مقاومت بتن مورد استفاده در سازه‌ها را به MPa ۶۰ محدود میکنند، اما آیین‌نامه‌های جدید اخیراً حدی بالاتر از MPa ۱۰۵ را نیز در نظر گرفته‌‌اند .ساخت بتن‌های با
مقاومت زیاد و در حد MPa ۱۲۰ و کاربرد آن در ساختمانهای بلند در کشورهای پیشرفته دنیا رواج یافته است. این مقاومت با اضافه نمودن مواد ریز و فعال به سیمان تا حدی افزایش یافته که بتن‌هایی با مقاومت‌های فشاری بین MPa ۲۰۰ و MPa ۸۰۰ و مقاومت‌های کششی بین MPa ۳۰ و MPa ۱۵۰ در نمونه‌های آزمایشگاهی بدست آمده است. برای دستیابی به چنین مقاومت‌هایی لازم است تغییراتی در طرح اختلاط داده و از مواد و افزودنیهای جدیدی استفاده نمود.
از عوامل مهم در رسیدن به چنین مقاومت‌هایی استفاده از سنگدانه‌های مقاوم و کاهش حداکثر اندازه سنگدانه در مخلوط بتنی برای همگنی بیشتر آن میباشد. همچنین با استفاده از مواد بسیار ریزدانه و با اندازه‌های کمتر از دهم میکرون می‌توان مجموعه‌ای متراکم‌تر و با تخلخل بسیار کم که بالاترین وزن مخصوص را خواهد داشت، تهیه نمود. در بتن‌های با مقاومت زیاد بایستی تا حد ممکن نسبت آب به سیمان (w/c) را کاهش داد (امروزه حتی نسبت ۱۸/۰ = w/c استفاده شده است) که در این حالت بعضی دانه‌های سیمان هیدراته نشده بصورت مواد ریزدانه پرکننده، دانسیته را
افزایش داده و در نتیجه سبب افزایش مقاومت می‌شوند. بدیهی است برای تأمین کارایی چنین مخلوط‌هایی با آب بسیار کم لازم است از روان کننده ها، فوق روان‌کننده ها و پخش کننده ذرات ریز در بتن استفاده نمود. برای افزایش نرمی چنین بتن‌هایی (با افزایش مقاومت شکنندگی و تردی بتن افزایش می‌یابد) می‌توان به آنها الیاف‌های کوتاه اضافه نمود. در ساخت چنین بتن‌هایی (مقاومت در حد فولاد و بالاتر) از روشهای سخت شده تحت فشار و دما برای عمل آوری بتن و تأمین مقاومت اولیه زیاد استفاده می‌گردد.
● بتن های با کارایی بسیار زیاد (بتن خود متراکم)
امروزه در بعضی کشورهای جهان و بویژه در ژاپن بتن جدیدی با کارایی بسیار بالا که نیاز به لرزاندن نداشته و خودبخود متراکم می‌گردد ساخته شده و در برخی پروژه‌ها اجرا شده است. با داشتن کارایی بسیار زیاد این بتن در اجرا، خطر جدایی سنگدانه‌ها و خمیر را نداشته و در عین حال از مقاومت زیاد و دوام نسبتاً بالایی برخوردار است. در طرح اختلاط این بتن، موارد زیر در نظر گرفته شده است.
میزان شن در این بتن حدود ۵۰ درصد حجم مواد جامد بتن بوده و در آن ماسه به میزان
۴۰ درصد حجم ملات استفاده شده است. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین۹/۰ تا ۱ انتخاب میشود. برای تعیین میزان نسبت آب به سیمان و مقدار فوق روان کننده مخصوص مصرفی با استفاده از روش میز روانی، مقدار بهینه با آزمون و خطا تعیین می‌گردد .
● بتن با سنگدانه بازیافتی
امروزه با توجه به پیشرفت جمعیت و مشکل فضا در شهرهای بزرگ برای ساخت و ساز لازم است ساختمانهای قدیمی بتنی تخریب و بجای آن ساختمانهای بلند جدید احداث شوند. در کشور ژاپن و چند کشور اروپایی که زمین و فضای لازم برای ایجاد بنا ارزش ویژه‌ای دارد و همچنین برای جلوگیری از مسائل محیط‌زیستی که از تخریب ساختمانها ناشی میشود و کاربرد مصالح آن در
بنای جدید تحقیقات وسیعی در ساخت بتن با سنگدانه بازیافتی (خورد کردن بتن قدیم و استفاده از آن بعنوان سنگدانه در بتن جدید) در حال انجام است. بعنوان مثال در کشور هلند هر سال حدود ۱۰ میلیون تن مصالح ناشی از تخریب ساختمانهای بتنی که حدود ۳/۱ حجم بتن مورد نیاز در ساخت ساختمانهاست، تولید میشود. قرار است نیمی از این مصالح در بتن‌های جدید استفاده شوند. در حال حاضر تحقیقات روی میزان جمع‌شدگی و خزش و دوام این بتن‌ها ادامه دارد تا در قرن بیست و یکم کاربرد وسیع‌تر آن را امکان‌پذیر سازد.
● بتن‌های با نرمی بالا
امروزه کاربرد بتن با نرمی بالاتر که بتواند تغییر شکل‌های زیاد را بدون شکست تحمل نماید، مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات وسیعی در خصوص تأمین نرمی لازم در بتن با الیاف‌های مختلف و حتی حذف آرماتور در حال انجام میباشد. هدف از کاربرد الیاف در بتن افزایش مقاومت کششی، کنترل گسترش ترکها و افزایش طاقت (Toughness) بتن میباشد تا قطعه بتنی بتواند در مقابل بارهای وارده در یک مقطع ترک خورده تغییر شکل‌های زیادی را پس از نقطه حداکثر تنش تحمل نماید.
بتن با الیاف مختلف در سالهای اخیر در سازههای عمده‌ای چون روسازی راهها و فرودگاه‌ها، بتن پی‌های عظیم با تغییر شکل‌های زیاد و بویژه در پوشش بتنی تونلها بکار رفته است. در ساخت پوشش تونلها بتن الیافی با پاشیدن بر جداره شکل می‌پذیرد. اخیراً برای حذف ترکها در پوشش تونلهایی که بصورت چند تکه پیش ساخته اجرا میشود از بتن بدون آرماتور و تنها الیاف استفاده شده و این نوع بتن سبب حذف ترکها در حین ع
مل‌آوری و حمل و نقل قطعات و نصب آنها برای کامل کردن مقطع تونلهای مترو شده است.
در نوع بسیار جدید بتن الیافی که می‌توان با آن به حداکثر نرمی در بتن رسید از روش ریختن دوغاب روی الیاف (SIFCON) استفاده میشود. در این روش ابتدا الیاف ریخته شده و سپس فضای بین آنها با ملات دوغابی پر میشود. میزان الیاف در این بتن حدود ۱۰ درصد میباشد که حدود ۱۰
برابر میزان الیاف در بتن‌های الیافی متداول است. با این مصالح لایه‌های محافظی بدون ترک و تقریباً غیر قابل نفوذ می‌توان ایجاد نمود. بعلت نرمی زیاد این قطعات ظرفیت تغییر شکل‌پذیری این قطعات به میزان ظرفیت دالهای فولادی می‌رسد. مقاومت فشاری این نوع بتن حدود ۱۱۰-۸۵ مگاپاسکال و مقاومت خمشی حدود ۴۵-۳۵ مگاپاسکال میباشد. از این قطعات نه تنها می‌توان بعنوان لایه‌های محافظ کوچک استفاده نمود، بلکه در باندهای فرودگاه در برابر ضربات عملکرد خوبی نشان
می‌دهند. در کارهای تعمیراتی دالها می‌توان از آنها بعنوان لایه روی بتن قدیم و بدون درز و در زمانی کوتاه استفاده نمود.
● آرماتورهای غیر فولادی در بتن
در سالهای اخیر استفاده محدودی از آرماتورهای غیر فلزی آغاز گشته است هر چند تحقیقات بر روی کاربرد وسیع‌تر آنها و عملکرد دراز مدت این نوع آرماتورها ادامه دارد. این آرماتورها که معروف به آرماتورهای با الیاف پلاستیکی (FRP) هستند از الیاف مختلفی چون الیاف شیشه‌ای (GFRP)، الیاف آرامیدی (AFRP) و الیاف کربنی (CFRP) در یک رزین چسباننده تشکیل شده اند.
خاصیت عمده این آرماتوها که سبب کاربرد آنها شده است، مقاومت در برابر خوردگی آنهاست که میتواند در محیط‌های بسیار خورنده دوام دراز مدتی داشته باشند. علاوه بر این مقاومت بالا، مقاومت به خستگی بالا، ظرفیت بالای تغییر شکل ارتجاعی، مقاومت الکتریکی زیاد و هدایت مغناطیسی پایین و کم این مواد از مزایای آنها شمرده میشود. البته این مواد معایبی چون کرنش گسیختگی کم و شکننده بودن و خزش زیاد و تفاوت قابل ملاحظه ضریب انبساط حرارتی آنها در مقایسه با بتن را به همراه دارند .
اخیراً از الیاف مختلف شبکه‌هایی بافته شده و بصورت یک شبکه آرماتور در سطح بتن برای کنترل ترک و کم کردن عرض آن و همچنین در دیوارهای نمای بتنی از آن استفاده میکنند. تحقیقات روی کاربرد صفحات الیافی بجای صفحات فولادی برای تقویت قطعات خمشی و تیرها و دالها بویژه در پلها ادامه دارد. این صفحات بارزین‌های اپوکسی به نواحی کششی از خارج اتصال داده می‌شوند. کاربرد صفحات با الیاف کربنی برای این تقویت بیشتر رایج گشته و در چندین پل در ژاپن و در بعضی کشورهای اروپایی از آن استفاده شده است.
● بتن‌های ابداعی
در بعضی موارد با تغییر در مواد تشکیل دهنده بتن و با روشهای ابداعی می‌توان پاره‌ای از خواص نامطلوب بتن را حذف نمود. این امر منجر به پیدایش بتن‌های خاص با خواص ویژه‌ای می‌گردد. بعنوان مثال تغییراتی است که می‌توان در ترکیب بتن‌های با مقاومت زیاد که این روزها کاربرد بیشتری پیدا میکنند را نام برد. بتن‌های با مقاومت بالا معمولاً با سیمان زیاد و نسبت آب به سیمان کم و اضافه و جایگزین نمودن سیمان با دوده سیلیس ساخته می‌شوند. در حین عمل هیدراسیون سیمان و سخت شدن این بتن‌ها چون آب داخل بتن کافی نیستَ، مقداری آب از سطح خارجی به قسمت داخلی برای تکمیل عمل فوق می‌رسد. بنابراین بتن های با مقاومت زیاد در ساعت اولیه سخت شدن دچار جمع‌شدگی ذاتی قابل ملاحظه‌ای می‌شوند. ممکن است اثرات منفی دیگری نظیر حساسیت به ترک‌خوردگی بیشتر در این بتن‌ها مشاهده شود. این معایب را می‌توان با روش ساده‌ای برطرف نمود. در یک عمل ابداعی می‌توان حدود ۲۵ درصد از حجم سنگدانه را با سنگدا
نه سبک وزن قبلاً خیس شده جایگزین نمود. این سنگدانه‌ها باعث ایجاد ذخیره آب در بتن شده و محیطی با عمل‌آوری مرطوب فراهم می‌سازند. نتیجه اضافه کردن سنگدانه پیش اشباع شده به بتن با مقاومت زیاد، کاهش جمع‌شدگی ذاتی و کم شدن و حذف ترکهای مویی خواهد بود. همچنین تراکم و دانسیته بالای بتن‌های با مقاومت زیاد سبب کاهش مقاومت در برابر آتش این بتن‌ها میشود که بعنوان یک عیب محسوب میشود. در دمای بالا آب شیمیایی خمیر سیمان بخار شده ولی به علت متراکم بودن بتن با مقاومت زیاد نمی‌تواند از آن خارج شود. در نتیجه پوشش
بتنی بصورت ورقه جدا شده و ظرفیت بارپذیری ستون کاهش می‌یابد. در یک کار ابداعی می‌توان الیاف پروپیلنی به بتن اضافه نمود. در دمای بالا الیاف ذوب شده و کانالهایی برای فرار و خروج بخار آب از بتن فراهم می‌سازند و از ورقه ورقه شدن بتن جلوگیری بعمل می‌آورند .
2-بتن شفاف
بتن عبور دهنده نور، امروزه به عنوان یک متریال ساختمانی جدید با قابلیت استفاده بالا مطرح است. این متریال ترکیبی از فیبر های نوری و ذرات بتن است و می تواند به عنوان بلوک ها و یا پانل های پیش ساخته ساختمانی مورد استفاده قرار گیرد. فیبر ها بخاطر اندازه کوچکشان با بتن مخلوط شده و ....
ترکیبی از یک متریال دانه بندی شده را تشکیل می دهند به این ترتیب نتیجه کار صرفا ترکیب دو متریال شیشه و بتن نیست، بلکه یک متریال جدید سوم که از لحاظ ساختار درونی و همچنین سطوح بیرونی کامل همگن است، به دست می آید.
فیبر های شیشه باعث نفوذ نور به داخل بلوک ها می شوند. جالب تریت حالت این پدیده نمایش سایه ها در وجه مقابل ضلع نور خورده است. همچنین رنگ نوری که از پشت این بتن دیده می شود ثابت است به عنوان مثال اگر نور سبز به پشت بلوک بتابد در جلوی آن سایه ها سبز دیده می شوند. هزاران فیبر شیشه ای نوری به صورت موازی کنار هم بین دو وجه اصلی بلوک بتنی قرار
می گیرند. نسبت فیبر ها بسیار کم و حدود 4 درصد کل میزان بلوک ها است. علاوه بر این فیبر ها بخاطر اندازه کوچکشان با بتن مخلوط شده و تبدیل به یک جزء ساختاری می شوند بنابر این سطح بیرونی بتن همگن و یکنواخت باقی می ماند. در تئوری، ساختار یک دیوار ساخته شده با بتن عبور دهنده نور، می تواند تا چند متر ضخامت داشته باشد زیرا فیبر ها تا 20متر بدون از دست دادن نور عمل می کنند و در دیواری با این ضخامت باز هم عبور نور وجود دارد.
ساختارهای باربر هم میتوانند از این بلوکها ساخته شوند. زیرا فیبر های شیشه ای هیچ تاثیر منفی روی مقاومت بتن ندارند. بلوکها می توانند در اندازه ها ی متنوع و با عایق حرارتی خاص نصب شده روی آنها تولید شوند.
این متریال در سال 2001 توسط یک معمار مجار به نام «آرون لاسونسزی» اختراع شد و به ثبت رسید. این معمار زمانیکه در سن 27 سالگی در کالج سلطنتی هنر های زیبای استکهلم مشغول به تحصیل بود این ایده را بیان کرد و در سال 2004 شرکت خود را با نام لایتراکان تاسیس کرد و با توجه به نیاز و تمایل جامعه امروز به استفاده از مصالح جدید ساختمانی، از سال 2006 با شرکت های بزرگ صنعتی به توافق رسیده و تولید انبوه آن به زودی آغاز خواهد شد.
3-ساگا گلس
یک پوشش خارجی الکترونیکی است که با کنترل اشعه های خیره کننده خورشیدی، دید محافظت شده و بی نقصی را ارائه می دهد. بر خلاف محصولات لعابی موجود در بازار که با جذب UV، (پرتوهای فرابنفش) این عمل را انجام می دهند، ساگا گلس فیلم نازکی از چندین لایه اکسید تنگستن می باشد که با صرف 0.28 w/ft2 وات بر فوت مربع، در عرض چند دقیقه شیشه را از حالت کاملاً شفاف و بی رنگ به موقعیت رنگی مبدل ساخته و باصرف 0.1w/ft2 این موقعیت پایدار می ماند.
استفاده از یک واحد پوشش ساگاگلس بر روی شیشه های شفاف معمولی، انتقال نور مرئی را از 62% به 3.5% کاهش داده و نیز باعث کاهش ضریب انتقال حرارت از 0.48 به 0.09 می گردد. استفاده از این محصول همچنین علارغم هزینه بالای آن نتایج بالقوه بسیاری شامل: بازدهی بالای ساختمان ها در استفاده از انرژی، آسایش مطلوب و ... را داراست.
4-بتن سبک هوادار
استفاده از بتن سبك در ساختمان از دو جهت حائز اهميت است :
اولاً: سبك كردن وزن ساختمان
ثانیا: صرفه جويي در مصرف انرژي كه به لحاظ اقتصادي نيز جايگاه خاصي دارد.
از بتن سبك ( فوم سٍم) جـهت مصـارف مختلف در ساختـمان مي توان استـفاده كرد چرا كه مي توان از آن به لحـاظ خواص فيزيكي منحصر بفردش بتني عايق ، با كيفيت و همچنين با مقــاومت لازم ارائه كرد . اين بتن از تركيب سيمان ، ماسه ، آب و فــوم با درصـد هاي مختلـف ( بسـته به نياز)
تشــكيل مي شـود كه با يـك سري دستگا ه هاي مخصوص آماده مي گردد و مي توان از آن بصورت در جا و يا در قالبهاي مختلف استفاده نمود . از اين نوع بتن مي توان ، بتني با وزن مخصوص 300 الي 1600 كيلو گرم برمتر مكعب ساخت . ( بتن معمولي حدود 2400 كيلو گرم بر متر مكعب مي باشد) ضمناً‌هر گونه نازك كاري براحتي روي آن قابل اجراست و چسبندگي بسيار خوبي با سيمان و گچ دارد
.
خصوصيات بتن سبك:
صرفه جويي اقتصادي : استفاده از بتن سبك ( فوم سٍم ) مخارج ساختمـان را به ميزان قابل توجـه اي كاهش مي دهد كه مي توان از دو جهت بررسي نمود:
كاهش بار مرده ساختمان : اين عامل باعث كاهش هزينه اسكلت و همچنين فنداسيون مي گردد . نكته : كاهش بار مرده ساختمان ، خسارت كمتري در زمان زلزله در پي خواهد داشت.
صرفه جويي در مصرف انرژي : با توجه به راحتي در عمل بريدن و سوراخ كردن اين نوع بتن شاهد كاهش هزينه اجرا تاسيسات خواهيم بود و در زمان بهره برداري از ساختـمان نيز بعلت عايق بودن بدنه ساختمان ، كاهش هزينه قابل توجه اي در بر خواهد داشت .
عايق گرما ، سرماو صدا: بتن سبك ( فوم سٍم ) بعلت پائـين بودن وزن مخصوص و همـچنين متخلخل بودن آن يك عايـق مناسب براي گرما ، ســرما و صـدا مي باشد و به هميـن علت باعث صرفه جـويي در استفاده از وسائل گرما زا وسـرما زا مي گردد .( ضريب انتقال حرارت فوم سٍم بين 65./0 تا 5/. مي باشد ولي بتن معمولي بين 3/1 تا 7/1 است)همچنين عايق صدابودن اين نوع بتن باعث جلوگيري از ورود صداهاي اضافي مي گردد كه بعنوان يك فاكتور فاهي مورد توجه طراحان مي باشد.
مقاوم در مقابل يخ زدگي : يكي ازخصوصيات اين بتن عدم نفوذ پذيري آب( رطوبت) در آن مي باشدكه خود باعث عدم يخ زدگي و فرسايش ناشي از آن مي گردد و در نتيجه داراي طول عمر بيشتري براي مناطق سردسير مي باشد .
مقاوم در مقابل آتش : اين نوع بتن ( فوم سٍم ) در مقابل آتش مقاومت فـوق العاده اي دارد ، بطوريكه يـك ديوار با ضخامت 8 سانتي متر با وزن مخصوص 600 تا 800 كيلو مي تواند تا 1200 درجه سانتيگـراد را تحمل نمايد و قاعد تاًدر وزن هاي كمتر غيرقابل احتراق مي باشد .
سهولت در حمل ونقل قطعات پيش ساخته : قطعات پيش ساخته با بتن سبك نسبت به قطعات بتني معمولي هزينه ي ترانسپورت كمتري دارد و همچنين نسبت آنهاآسانتر است . قابل برش بودن : اين نوع بتن در وزنهاي 600 الي 900 براحتي با اره بخاري بريده مي شود كه كارهاي بنايي و همچنين سيم كشي وتاسيسات بسيار سريع و راحت صورت مي گيرد .
بتن سبک EPS
براي اولينبار در كشور و با بهرهگيري دانش فني كشور آلمان, بتن سبك EPS توسط توليدكنندگان ايراني ساخته شد. بتن EPS كه در سال 1349 براي اولين بار توسط مهندس شهربراز فرح مهر (پدر بتن ايران) وارد كشور شد, توسط اين متخصص صنعت بتن طراحي و با استفاده از ماشينآلات داخلي ساخته شد. اين محصول كه مخلوطي از سه ماده سيمان, ماسه و گرانول EPS است. در وزنهاي مختلفي اعم از 450 كيلو و 1500 كيلو در مترمكعب قابل ارايه براي ساختمانسازي است. گفته مي‌شود؛ محصول فوق ضد حريق, ضد زلزله و با تبادل حرارتي بسيار عالي بوده و سبب تعديل وزن تيرآهن و فونداسيون در ساختمان شده و توجيه اقتصادي بسيار بالايي خواهد شد. از ديگر
مشخصات اين محصول مي‌توان به عايق صدا, سرعت عمل سه برابر آجر و سفال و عدم نياز به خاك گچ و ملات ماسه و سيمان در نصب اشاره كرد. توليدكنندگان اين محصول معتقدند؛ تمامي جزئيات بتن سبك EPS در كشور فراهم شده و هيچ وابستگي به خارج در حال حاضر وجود ندارد. آنها همچنين, از توليد انبوه اين محصول در آيندهاي نه چندان دور و پس از به ثبت رسيدن آن به صورت روزانه خبر دادند. گفتني است, ماشينآلات توليد اين محصول نيز در صورت وجود امكانات مالي قابل توليد در كشور خواهد بود. لازم به ذكر است, استفاده از بتن EPS 30 تا 40 درصد هزينههاي
ساختمان را كاهش داده و از آنجايي كه عايق حرارتي بوده, بهينهسازي مصرف سوخت را نيز به همراه خواهد داشت. محصول فوق قابليت نصب رنگ روغن, پلاستيك , كنيتكس, چسب موكت و كاشي را نيز داراست.
كاربرد بتن سبك ( فوم سِم ) در ساختمان:
شيب بندي پشت بام :بهترين مصالـح به لـحاظ سبـكي ، محكمي و همچنين اقتــصادي بـراي شيـب بندي بتن فوم سٍم مي باشد و مي توان آن را به صورت يكپارچه استفاده نمود .(بتن با وزن 300 الي 400كيلو
كف بندي طبقات : با توجه به خصوصيات فوم سٍم مي توان بعد از اتمام كار تا سيسات ،تمامي كـف طبقات، محوطه و بالــكن ساختمان را با آن پوشانيدوعمليات بعدي را روي آن انجام داد.(بتن با وزن 300 الي 400 كيلو گرم) •
بلوكهاي غير بار بر : با بــلوكهاي تو پـر فــوم ســٍم مي تــوان( بـا ابـعاد دلخـواه ) تــمام تيغـه بنـديهـا،ديوار هاي جــدا كنــــنده ساختـمان رابـا استفاده از چسب بتن يـا ملات بتن انجام داد.بااستفاده از اينبلوكهاعلاوه برجلو گيري ازسنگين شدن ساختمان،عمليات حمل ونصب نيزبسيار سريع صورت مي گيرد و دستمزد كمتري هزينه مي شود . و پـس از اجـراي صحـيح ديــوار مي توان مستقيـماً روي آن گچ يا ديگر پوششهاي دلخواه را انجام داد.( وزن مخصوص 600 الي 800 كيلو ) •
ديوار هاي جدا كننده يكپارچه : از اين بتن مي توان پنـلهاي جدا كننـده مسلح ساخـت كه براي ديوار محوطه، نماهاي ساختمـان ، ديـوار سوله و ...كاربرد دارد .همچنين بعلـت خصوصـيات عايـق بودن اين بتــن مي توان از آن براي ديوارهاي سرد خانه ها ،گرم خانه ها( موتور خانه)سالنهاي ضدصدا بصورت يكپارچه با قالب بندي عمري استفاده نمود.( وزن مخصوص 1200 كيلو )
كاربرد هاي ديگر بتن سبك ( فوم سِم ): عايق سازي لوله هاي حرارتي و برودتي • عايق سازي لوله هاي گاز و كابلهاي برق • جايگزين بتن سبك هوادار بجاي خاك در پشت ديوارهاي حائل • پوشش سازهاي زير زميني بجاي خاك مانند كانال هاي زير زميني • استفاده در راه ، پل ، تونل ، فرودگاه ، سد سازي و ... • استفاده در ساخت فضاهاي سبز • ساخت قطعات تزئيني ( مجسمه سازي ) • قابليت استفاده ازبتن فوم سِم درساخت ساختمانهاي پيش ساخته
5-سراميکهاي پيشرفته
نسل جديدي از سراميکها هستند که داراي خواص بهتري نسبت به سراميکهاي سنتي بوده و کاربردهاي زيادي را به خود اختصاص داده‌اند. متن زير خلاصة گزارش موسسة SCUP درمورد سراميکهاي پيشرفته است:
سراميکها موادي غيرآلي و غيرفلزي هستند که مقاومت خوبي در دماي بالا از خود نشان مي‌دهند. در ابتدا مواد اولية سراميکي بصورت پودر هستند سپس در شکل‌هاي مختلف به اجسام صلب تبديل ميشوند. سراميکها مي‌توانند بصورت آمورف (بي‌شکل)، تک‌فاز، چندفاز، تک‌کريستال و پلي‌کريستال وجود داشته باشند و خواص اين مواد بستگي به ساختار اتمي آنها دارد. محصولاتي مثل آجرها، کاشي، چيني (بصورت ظروف غذا و چيني بهداشتي)، نسوزها، ساينده‌ها، شيشه‌آلات (شيشه‌هاي تخت، ظروف شيشه‌اي) و لعاب‌هاي چيني جزو سراميکهاي سنتي هستند و در گروه سراميکهاي پيشرفته قرار نمي‌گيرند.
